森林地表凋落物含水率红外光谱特性分析
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表面水分放 入 ^8a)IF2F 真 空 干 燥 箱 中调 节 干 燥 箱 温 度
至UU d每 隔 U ;+(利 用 天 平 测 定 一 次 质 量 4,共 进 行 十
次测量最后一次测量后 将 样 本 烘 干 至 恒 重测 出 干 重 42
代 入 式 ,中 计 算 含 水 率
," 样 本 采 集
""森林地表凋落物的样本采自东北林 业 大 学 实 验 林 场!北 纬 DUjD2kDVl!东 经 ,2IjEGkDEl海 拔 ,DF ;)气 温 ,Vj(采 集 落
图 C" 凋 落 物 样 本 &''*落 叶 松 针 $&K'*柳 树 $&C'*白 桦 $&O'*胡 桃 楸
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" 收 稿 日 期 2F,G),F),I修 订 日 期 2F,V)F2),Z " 基 金 项 目 国 家 自 然 科 学 基 金 项 目 &I,DFUFDU!E,DGFG,D'!中 央 高 校 基 本 科 研 业 务 费 &2UG2F,G^bFD'资 助 " 作 者 简 介 邢 " 键 !,ZGZ 年 生 !东 北 林 业 大 学 机 电 工 程 学 院 副 教 授 " "5);'+**S+(7(+'>"=+('9C<;
第EV卷 !第,F期" """""""""""光 谱 学 与 光 谱 分 析 2F,V 年 ,F 月""""""""""" "HQ5C>A<=C<Q1'(OHQ5C>A'*Y('*1=+=
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森林地表凋落物含水率红外光谱特性分析
E,F2
光谱学与光谱分析""""""""""""""""""" 第EV卷
叶松白 桦柳 树胡 桃 楸 的 落 叶 作 为 地 表 凋 落 物将 四 种 样本剪碎至2!U ;; 大 小模 拟 在 自 然 环 境 长 期 作 用 下 最 易燃的森林地表凋落物
2" 研 究 方 法
EDC" 称 重 法 测 量 含 水 率 将样本放入蒸馏水中浸湿到 饱 和 状 态取 出 样 品 沥 净
四种凋落物 十 组 含 水 率 测 量 结 果 如 表 , 所 示表 中 松
针柳树胡 桃 楸白 桦 的 容 器 质 量 分 别 是 ,DTE2,ETFI
邢 " 键 叶 颖 慧 马 " 召 彭 " 博 杨 柳 松 宋 文 龙
东北林业大学机电工程学院!黑龙江 哈尔滨",UFFDF
摘"要"为了实现森林地表凋落物含水率的实时测量!研 究 了 森 林 地 表 凋 落 物 含 水 率 与 红 外 光 谱 特 性 参 数 之 间 的 关 系 (选 取 了 四 种 森 林 地 表 凋 落 物 !搭 建 了 含 水 率 红 外 光 谱 测 量 装 置 !获 得 了 不 同 含 水 率 所 对 应 的 红 外 吸 收 光 谱 图 !分 析 了 不 同 含 水 率 与 峰 值 吸 收 光 强 )谷 肩 连 线 与 谷 底 连 线 交 点 纵 坐 标 )吸 收 谷 面 积 之 间 的 关 系(结果表明!含水率吸收谱线峰值在,DUF(; 附近$三种光谱参数中!森林地表凋落物含水率与峰值吸收 光强线性相关性最好!所得一元回归方程经 a 检验显著性良好!斜率的相对不确定度均小于,TF`和截距的 相 对 不 确 定 度 小 于 FTU,` !相 关 系 数 %/FTZU(为 含 水 率 实 时 测 量 仪 的 光 源 选 择 和 标 定 提 供 了 依 据 (
关 键 词 " 含 水 率 $森 林 地 表 凋 落 物 $近 红 外 光 谱 $森 林 防 火 中 图 分 类 号 HGI" " 文 献 标 识 码 Y" " "4B),FTEZID6T+==(T,FFF)FUZE2F,V,F)E,F,)FU
引"言
选择提供依据!也为后续的光谱法森林地 表 凋 落 物 含 水 率 实 时测量奠定了基础(
""森林可燃物是森林燃烧的物质基础!而 地 表 凋 落 物 是 最 容易引发森林火灾的可燃物之一!因此它 的 含 水 率 直 接 影 响 林火 发 生 的 难 易 程 度 和 林 火 行 为+,)D,(森 林 地 表 凋 落 物 含 水 率主要通过长期野外样地实验!利用称重 法 测 量 地 表 凋 落 物 的含水率!结合当时的气象条 件 构 建 含 水 率 预 测 模 型(这 种 预测模型受林分种类)环境和 气 象 条 件 变 化 的 影 响 较 大!因 此这也是森林火险等级能否准确预报所面临的一个主要问 题凋 落 物 迅 速 装 入 密封袋!带回实验室称鲜重!再 放 入 烘 干 炉 内 烘 干 至 质 量 不 再变化为止!然后称干重!最后 通 过 含 水 率 的 定 义 实 现 含 水 率 的 测 量 !进 而 结 合 气 象 条 件 构 建 含 水 率 预 测 模 型+V),F,(这 种方法显然受各种因素的制约难以实现含水率的准确预报! 因此含水率的实时测量显得 尤 为 重 要(目 前!有 关 森 林 地 表 凋落物含水率实时测量的方法仍鲜见报道(
由于森林地表凋落物中存在水分子!而 水 分 子 结 构 中 通 过羟基&W"'的 伸 缩 振 动 和 变 角 振 动 而 产 生 对 红 外 线 的 吸 收!吸收波长随水分相互间或水分子和其 他 分 子 间 所 形 成 的 氢键结合程度而变化!同时不同含水率也 直 接 影 响 红 外 光 谱 吸 收 的 强 度+,,,!这 为 利 用 红 外 光 谱 吸 收 技 术 实 现 森 林 地 表 凋落物含水率的实时测量提供了理论依 据(本 文 测 量 了 四 种 森林地表凋落物在不同含水率条件下的 红 外 吸 收 光 谱!分 析 了含水率与不同光谱参数之间的相关性!为 光 源 和 探 测 器 的
至UU d每 隔 U ;+(利 用 天 平 测 定 一 次 质 量 4,共 进 行 十
次测量最后一次测量后 将 样 本 烘 干 至 恒 重测 出 干 重 42
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," 样 本 采 集
""森林地表凋落物的样本采自东北林 业 大 学 实 验 林 场!北 纬 DUjD2kDVl!东 经 ,2IjEGkDEl海 拔 ,DF ;)气 温 ,Vj(采 集 落
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第EV卷 !第,F期" """""""""""光 谱 学 与 光 谱 分 析 2F,V 年 ,F 月""""""""""" "HQ5C>A<=C<Q1'(OHQ5C>A'*Y('*1=+=
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森林地表凋落物含水率红外光谱特性分析
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光谱学与光谱分析""""""""""""""""""" 第EV卷
叶松白 桦柳 树胡 桃 楸 的 落 叶 作 为 地 表 凋 落 物将 四 种 样本剪碎至2!U ;; 大 小模 拟 在 自 然 环 境 长 期 作 用 下 最 易燃的森林地表凋落物
2" 研 究 方 法
EDC" 称 重 法 测 量 含 水 率 将样本放入蒸馏水中浸湿到 饱 和 状 态取 出 样 品 沥 净
四种凋落物 十 组 含 水 率 测 量 结 果 如 表 , 所 示表 中 松
针柳树胡 桃 楸白 桦 的 容 器 质 量 分 别 是 ,DTE2,ETFI
邢 " 键 叶 颖 慧 马 " 召 彭 " 博 杨 柳 松 宋 文 龙
东北林业大学机电工程学院!黑龙江 哈尔滨",UFFDF
摘"要"为了实现森林地表凋落物含水率的实时测量!研 究 了 森 林 地 表 凋 落 物 含 水 率 与 红 外 光 谱 特 性 参 数 之 间 的 关 系 (选 取 了 四 种 森 林 地 表 凋 落 物 !搭 建 了 含 水 率 红 外 光 谱 测 量 装 置 !获 得 了 不 同 含 水 率 所 对 应 的 红 外 吸 收 光 谱 图 !分 析 了 不 同 含 水 率 与 峰 值 吸 收 光 强 )谷 肩 连 线 与 谷 底 连 线 交 点 纵 坐 标 )吸 收 谷 面 积 之 间 的 关 系(结果表明!含水率吸收谱线峰值在,DUF(; 附近$三种光谱参数中!森林地表凋落物含水率与峰值吸收 光强线性相关性最好!所得一元回归方程经 a 检验显著性良好!斜率的相对不确定度均小于,TF`和截距的 相 对 不 确 定 度 小 于 FTU,` !相 关 系 数 %/FTZU(为 含 水 率 实 时 测 量 仪 的 光 源 选 择 和 标 定 提 供 了 依 据 (
关 键 词 " 含 水 率 $森 林 地 表 凋 落 物 $近 红 外 光 谱 $森 林 防 火 中 图 分 类 号 HGI" " 文 献 标 识 码 Y" " "4B),FTEZID6T+==(T,FFF)FUZE2F,V,F)E,F,)FU
引"言
选择提供依据!也为后续的光谱法森林地 表 凋 落 物 含 水 率 实 时测量奠定了基础(
""森林可燃物是森林燃烧的物质基础!而 地 表 凋 落 物 是 最 容易引发森林火灾的可燃物之一!因此它 的 含 水 率 直 接 影 响 林火 发 生 的 难 易 程 度 和 林 火 行 为+,)D,(森 林 地 表 凋 落 物 含 水 率主要通过长期野外样地实验!利用称重 法 测 量 地 表 凋 落 物 的含水率!结合当时的气象条 件 构 建 含 水 率 预 测 模 型(这 种 预测模型受林分种类)环境和 气 象 条 件 变 化 的 影 响 较 大!因 此这也是森林火险等级能否准确预报所面临的一个主要问 题凋 落 物 迅 速 装 入 密封袋!带回实验室称鲜重!再 放 入 烘 干 炉 内 烘 干 至 质 量 不 再变化为止!然后称干重!最后 通 过 含 水 率 的 定 义 实 现 含 水 率 的 测 量 !进 而 结 合 气 象 条 件 构 建 含 水 率 预 测 模 型+V),F,(这 种方法显然受各种因素的制约难以实现含水率的准确预报! 因此含水率的实时测量显得 尤 为 重 要(目 前!有 关 森 林 地 表 凋落物含水率实时测量的方法仍鲜见报道(
由于森林地表凋落物中存在水分子!而 水 分 子 结 构 中 通 过羟基&W"'的 伸 缩 振 动 和 变 角 振 动 而 产 生 对 红 外 线 的 吸 收!吸收波长随水分相互间或水分子和其 他 分 子 间 所 形 成 的 氢键结合程度而变化!同时不同含水率也 直 接 影 响 红 外 光 谱 吸 收 的 强 度+,,,!这 为 利 用 红 外 光 谱 吸 收 技 术 实 现 森 林 地 表 凋落物含水率的实时测量提供了理论依 据(本 文 测 量 了 四 种 森林地表凋落物在不同含水率条件下的 红 外 吸 收 光 谱!分 析 了含水率与不同光谱参数之间的相关性!为 光 源 和 探 测 器 的